ES2641577T3

ES2641577T3 - Cartón de alta calidad y productor fabricados del mismo

Info

Publication number: ES2641577T3
Application number: ES06708158.8T
Authority: ES
Inventors: Frank Peng; Isto Heiskanen; Mika Riikonen
Original assignee: Stora Enso AB
Current assignee: Stora Enso AB
Priority date: 2005-02-10
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2017-11-10
Anticipated expiration: 2026-02-09
Also published as: CN104313949A; US20080314536A1; EP1861544B1; WO2006084883A1; NZ556411A; PL1861544T3; PT1861544T; AU2006212238B2; CA2597267A1; CN104313949B; RU2401355C2; BRPI0608212A2; US7897011B2; AU2006212238A1; CN101133215A; RU2007133657A; CA2597267C; EP1861544A1

Description

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DESCRIPCION

Carton de alta calidad y productor fabricados del mismo

La presente invencion se refiere a un carton de alta calidad y a los productos fabricados del mismo.

Antecedentes de la invencion

Existe un gran numero de aplicaciones para la utilizacion de carton. Todas estas aplicaciones tienen sus propios requisitos espedficos sobre el carton, por lo que las propiedades del carton deben diferir dependiendo de la utilizacion final prevista.

El carton que se va a transformer (por ejemplo, recubierto, impreso, cortado, hendido y plegado) en maquinas automaticas de alta velocidad de arrastre debe tener la resistencia necesaria para soportar la deformacion y la tension creadas durante la transformacion. Ademas, las propiedades tales como la planitud y la estabilidad dimensional son importantes durante la transformacion. Estas propiedades se mejoran generalmente mediante una mayor resistencia a la flexion.

Los cartones utilizados para aplicaciones graficas (tarjetas postales, folletos, portadas de libros, etc.) deben tener una alta capacidad para la promocion. El proposito de este carton es generalmente transmitir un mensaje. Puesto que el carton mismo forma parte del mensaje, la apariencia del carton es muy importante. Por lo tanto, el carton debe tener una buena apariencia visual, tal como un alto brillo, alta suavidad y alta higiene.

Las aplicaciones de envasado normales para cartones son los alimentos secos (arroz, cereales, etc.), lfquidos (leche, zumo, lfquidos calientes, etc.), herramientas (piezas de repuesto, etc.), cigarrillos, productos farmaceuticos, jabon, etc. Los envases deben proteger principalmente el contenido de los ambientes de alrededor, es decir, existe una alta necesidad de proteccion. El envase debe proteger el contenido contra impactos durante la manipulacion, el transporte y el almacenamiento, contra la presion de apilamiento y las temperaturas extremas y la humedad. Por lo tanto, el carton utilizado para aplicaciones de envasado debe cumplir requisitos de resistencia generales, por ejemplo, alta resistencia a la flexion, adherencia por capas y alta resistencia al rasgado y resistencia a la traccion. Ademas, la demanda de calidad de impresion de los envases de bienes de consumo de calidad suprema puede ser tan alta como la de las revistas de lujo.

El peso de un carton tambien debe ser lo mas bajo posible, puesto que el coste de transporte debe tenerse en cuenta.

Algunos productos tales como los cigarrillos, el chocolate, el agua de consumo, etc., son altamente sensibles a las alteraciones de sabor y olor. Por lo tanto, los envases para dichos productos deben asegurar el sabor del producto envasado. Por lo tanto, el carton utilizado debe tener una alta pureza qmmica y buenos valores en los ensayos de alteracion de sabor y olor. Para determinados productos, por ejemplo, la leche, la luz tambien puede provocar un deterioro de la calidad y el carton debe entonces proporcionar capacidad de barrera de luz.

La Tabla 1 muestra ejemplos de propiedades importantes para una serie de aplicaciones de envasado.

TABLA 1: Ejemplos de propiedades importantes para algunas aplicaciones especiales de envasado.

Aplicacion de envasado: Propiedades necesarias

Alimentos ultracongelados: Resistencia/dureza, resistencia a la flexion, resistencia a la compresion, alteracion sabor y olor

Suministro en capsulas: Conformabilidad, apresto y estructura internas contra lfquidos calientes, pureza, adherencia Scott, capacidad de impresion, apariencia optica

Envasado de lfquidos: Resistencia a la flexion, capacidad de impresion, alteracion sabor y olor, pureza, adherencia por capas, apariencia optica, apresto y estructura internas contra la penetracion de lfquidos, propiedades de barrera

La calidad de carton mas alta disponible se fabrica por completo con pulpa qmmica, por ejemplo, SBS (sulfato blanqueado solido). Dicho carton tiene una apariencia muy buena sin embargo necesita tener un gramaje alto para proporcionar la resistencia a la flexion requerida. Esta clase de carton solido se utiliza comunmente para embalar, por ejemplo, cigarrillos o botellas de licores. Sin embargo, los envases fabricados de esta clase de carton son menos rentables debido a los mayores costes del material. No todas las aplicaciones necesitan esta extraordinaria calidad, y por lo tanto se han desarrollado otros tipos de carton con diferentes calidades.

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Un carton comprende generalmente de 1-5 capas (capas). Un carton que consta de tres o mas capas comprende capas superior y posterior, y una o mas capas intermedias. Una propiedad importante para un carton de alta calidad es la resistencia a la flexion, que es necesaria para conseguir un buen arrastre en maquina durante la transformacion (por ejemplo, impresion, hendido, corte y conformacion del envase). La alta resistencia a la flexion fomenta el buen arrastre en maquina en la maquina de envasado. La resistencia a la flexion es necesaria tambien para las propiedades protectoras de un exterior del envase. En los envases, la alta resistencia a la flexion fomenta la rigidez y la resistencia.

La resistencia a la flexion se mejora mas facilmente aumentando el gramaje, puesto que un gramaje mas alto normalmente significa una mayor resistencia a la flexion. Sin embargo, un incremento en el gramaje no es deseable, debido al aumento en el coste (coste por envase). Existe por lo tanto una motivacion para disminuir el gramaje manteniendo la resistencia a la flexion.

Normalmente, la pulpa qmmica se utiliza en las capas superior y posterior de la plancha, particularmente la pulpa de madera blanda que tiene buenas propiedades de resistencia. La pulpa qmmica tambien da a las capas superiores y posteriores buenas propiedades de impresion. Tambien se puede anadir pulpa de madera dura a la capa exterior para mejorar las propiedades superficiales. La pulpa qmmica normalmente tiene alta pureza, lo cual es importante en muchas aplicaciones. La capa intermedia de la plancha puede contener ambas la pulpa mecanica y/o la pulpa qmmica. La pulpa mecanica, tal como la CTMP, es una materia prima deseable, por una parte, porque se puede producir a un coste menor que la pulpa qmmica. Ademas, la pulpa mecanica tiene un mayor rendimiento y, por lo tanto, una mayor eficiencia de utilizacion de materias primas. En planchas de alta calidad, la CTMP de madera blanda es la pulpa mecanica mas comun utilizada para la capa intermedia porque la CTMP de madera blanda ademas del alto volumen tambien tiene fibras largas que pueden proporcionar una buena adherencia interna. La pulpa qmmica tambien se utiliza normalmente en la capa intermedia en combinacion con la pulpa mecanica, como refuerzo, debido a sus propiedades de alta resistencia. El carton producido en base a este concepto tiene, por lo tanto, gran volumen con una resistencia mantenida. Las diferentes soluciones de carton utilizado para envases se pueden ver en los documentos US5603997, US20050257909 y WO9902777.

Debido a su capacidad para combinar alto volumen y alta adherencia interna, la CTMP de madera blanda es una materia prima importante en la produccion de carton de alta calidad. Desafortunadamente, la madera blanda de alta calidad esta disponible solamente en una parte limitada del mundo y el suministro de CTMP de madera blanda disponible para la produccion de carton no es suficiente en relacion con la necesidad de carton de alta calidad en todo el mundo. La utilizacion de la CTMP de madera blanda tambien sera menos rentable en muchos pafses, debido a los costes de transporte. Esto es, por supuesto, un obstaculo importante en la produccion de productos de carton de alta calidad.

Por lo tanto, existe una necesidad de un sustituto para la CTMP de madera blanda que se pueda utilizar en la produccion de carton de alta calidad. El objetivo de esta invencion es, por lo tanto, proporcionar un metodo para la fabricacion de carton de alta calidad, en el que la CTMP de madera blanda no necesite ser incluida, y que tenga una calidad comparable a la de carton de alta calidad convencional. Este objetivo se consigue mediante el carton de alta calidad segun se define en la reivindicacion 1.

Resumen de la invencion

La presente invencion tiene por objetivo resolver el problema de encontrar un sustituto para la CTMP de madera blanda que se pueda utilizar en la produccion de carton de alta calidad con alta rigidez de flexion. Esto se consigue mediante el carton de alta calidad de la presente invencion segun se define en la reivindicacion 1. El carton de alta calidad comprende al menos dos capas: una primera capa que tiene buenas propiedades superficiales y resistencia, y una segunda capa para proporcionar volumen al carton, la cual segunda capa comprende la CTMP de madera dura. Este carton tiene una resistencia interna y una resistencia a la flexion que es comparable con el carton de alta calidad convencional basado en la CTMP de madera blanda.

La segunda capa del carton comprende preferiblemente del 7-100% en peso de CTMP de madera dura y del 0-93% en peso de pulpa qmmica y/o CTMP de madera blanda, todos los porcentajes calculados sobre el peso total de fibra de dicha segunda capa, en la que una adherencia Scott de al menos 80 J/m2, consigue un mdice de resistencia a la flexion de al menos 5 Nm6/kg3 y una resistencia z de al menos 200 kPa, cumpliendo por lo tanto los requisitos del carton de alta calidad para la fabricacion de muchas aplicaciones diferentes.

Aun mas preferiblemente, la segunda capa comprende del 50-90% en peso de CTMP de madera dura y del 10-50% en peso de CMTP de madera blanda y/o pulpa qmmica, o mas preferiblemente del 60-80% en peso de CTMP de madera dura y del 20-40% de peso de pulpa qmmica y/o CMTP de madera blanda, todos los porcentajes calculados sobre el peso total de fibra de dicha segunda capa, consiguiendo de este modo un carton de alta calidad que es mas favorable economicamente.

El carton puede comprender ademas una tercera capa, dispuesta en el carton de modo que la segunda capa este entre dicha primera y tercera capa, con el fin de obtener una alta rigidez a la flexion para el carton. El carton puede comprender capas adicionales entre dichas primera y tercera capas, ademas de la segunda capa. Estas capas

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intermedias pueden tener la misma o diferente composicion de fibras que la segunda capa. El carton puede comprender, por ejemplo, cuatro o cinco capas en total.

La CTMP de madera dura de la segunda capa comprende ventajosamente CTMP de eucalipto, puesto que el eucalipto esta facilmente disponible en todo el mundo, particularmente en mercados emergentes tales como Asia y America del Sur y es rentable de utilizar.

En una forma de realizacion de la invencion, el carton tiene una adherencia Scott de 120-350 J/m2, un mdice de resistencia a la flexion de 8-20 Nm6/kg3, un valor de hexanal inferior a 600 ppb cuando se mide en de una semana desde la fabricacion del carton y un valor EWT (acido lactico) inferior a 2 kg/m2 y/o un valor EWT (peroxido de hidrogeno) inferior a 2 kg/m2. El carton de esta forma de realizacion es adecuado para su utilizacion como carton de envasado de lfquidos, puesto que cumple con las exigencias del carton para este fin.

En otra forma de realizacion de la invencion, la segunda capa comprende del 7-80% en peso, preferiblemente del 20-60% en peso de CMTP de madera dura, calculado sobre el peso total de fibra de dicha segunda capa. El carton de esta forma de realizacion tiene un mdice de resistencia a la flexion de al menos 5 Nm6/kg3, un valor de adherencia Scott de al menos 160 J/m2, una elongacion CD a rotura de al menos el 2,5%, un valor de hexanal inferior a 600 ppb cuando se mide en de una semana desde la fabricacion del carton, preferiblemente inferior a 400 ppb, y un valor EWT (cafe en crema) inferior a 1,8 kg2/m2. El carton de esta forma de realizacion es adecuado para su utilizacion en la fabricacion de capsulas para contener lfquidos, puesto que cumple con las exigencias del carton para este fin.

En todavfa otra forma de realizacion de la invencion, el carton tiene un mdice de resistencia a la flexion de al menos 5 Nm6/kg3, un valor de adherencia Scott de al menos 130 J/m2, una elongacion CD a rotura de al menos el 2,5% y un valor de hexanal inferior a 600 ppb cuando se mide en de una semana desde la fabricacion del carton, preferiblemente inferior a 400 ppb. El carton de esta forma de realizacion es adecuado para su utilizacion como plancha de servicio alimenticio, puesto que cumple con las exigencias del carton para este fin.

En una forma de realizacion adicional de la invencion, la segunda capa del carton comprende CTMP de madera dura y el carton tiene un valor de adherencia Scott de al menos 80 J/m2 y un brillo (ISO-UV; medido con filtro de 420 nm) de al menos el 82% para el carton no recubierto. El carton de esta forma de realizacion es adecuado para su utilizacion como carton grafico, puesto que cumple con las exigencias del carton para este fin.

En una forma de realizacion adicional de la invencion, la segunda capa del carton comprende CTMP de madera dura y el carton tiene un valor de adherencia Scott de al menos 80 J/m2, un valor de hexanal inferior a 300 ppb, preferiblemente inferior a 200 ppb, cuando se mide en de una semana desde la fabricacion del carton y un brillo (ISO-UV, medido con filtro de 420 nm) de al menos el 82% para el carton no recubierto. El carton de esta forma de realizacion es adecuado para su utilizacion como un carton para cigarrillos, puesto que cumple con la exigencia del carton para este fin.

La invencion se refiere tambien a un envase para contener lfquidos que se produce a partir del carton de la presente invencion.

La invencion se refiere tambien a un envase para contener alimentos que se produce a partir del carton de la presente invencion. En una forma de realizacion, el envase contiene preferiblemente productos alimenticios congelados.

La invencion se refiere tambien a un envase para contener cigarrillos que se produce a partir del carton de la presente invencion.

La invencion se refiere tambien a un envase para contener productos farmaceuticos que se produce a partir del carton de la presente invencion.

La invencion tambien se refiere a un envase para contener productos cosmeticos que se produce a partir del carton de la presente invencion.

Descripcion detallada

El carton de alta calidad de la presente invencion comprende al menos dos capas, una primera capa que tiene buenas propiedades superficiales y resistencia, y una segunda capa, que proporciona volumen al carton. La primera capa, que tambien se puede denominar como la capa superior, se fabrica de materia prima de alta densidad y alto modulo de elasticidad, preferentemente pulpa qrnmica, que da al producto buena resistencia. La primera capa tambien tiene buenas propiedades de impresion, y proporciona al producto una superficie imprimible. La segunda capa del carton tambien se puede denominar como la capa intermedia y proporciona al producto volumen y resistencia suficiente. De acuerdo con la presente invencion, la segunda capa comprende CTMP de madera dura. La combinacion de las capas primera y segunda proporciona al carton una alta resistencia a la flexion. En algunas formas de realizacion preferidas, el carton comprende una tercera capa, que tambien se puede denominar como la capa posterior. La tercera capa hace posible optimizar la estructura del carton y todavfa obtener una alta resistencia

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a la flexion, por ejemplo, la resistencia a la flexion del carton se puede mantener en un nivel alto incluso si se utiliza una segunda capa con menor resistencia interna. El carton de la invencion tambien puede comprender de forma ventajosa una o mas capas dispuestas entre la primera y la tercera capas. Estas capas se pueden denominar como capas intermedias, junto con la segunda capa. Las capas intermedias pueden tener la misma o diferente composicion que la segunda capa, dependiendo de las propiedades deseadas del carton. El carton de acuerdo con la invencion se produce de acuerdo con los cartones de multiples capas fabricados conforme al conocimiento comun.

La resistencia a la flexion y la rigidez a la flexion son propiedades relacionadas, que dependen del modulo de elasticidad de los materiales y del espesor de la plancha. Con el fin de ahorrar costes, el objetivo es la fabricacion de planchas con una cantidad minima de materias primas a un espesor maximo. La rigidez a la flexion se puede calcular a partir de las formulas descritas en (la norma alemana DIN 53121: 1996-12, formula 5.1.2.2). Una forma comun de optimizar la utilizacion de materia prima para obtener la mejor resistencia a la flexion, es utilizar materia prima con alta densidad y alto modulo de elasticidad en las capas superficiales (capas superior y posterior) y utilizar materias primas con gran volumen (baja densidad) en la capa intermedia. El fin de la capa intermedia es, por tanto, mantener las capas superficiales a una distancia maxima entre sf, manteniendo al mismo tiempo suficiente rigidez en la direccion z.

Un carton de alta calidad es un carton con alta resistencia, con el fin de ser capaz de soportar la transformacion, buenas propiedades protectoras, asf como gran apariencia.

Las pulpas mecanicas de madera blanda se han utilizado hasta ahora para la capa intermedia en la produccion de carton de alta calidad, puesto que las fibras largas y resistentes de la madera blanda tienen mejor adherencia interna que las fibras mas cortas de madera dura y, como consecuencia, las pulpas de madera blanda proporcionan un producto con alto volumen con propiedades de resistencia mantenidas.

En la busqueda general de una mejor calidad y rentabilidad de producto, la CTMP de madera dura se ha hecho patente debido a su buena disponibilidad a nivel mundial.

La CTMP (pulpa termomecanicoqmmica) debe interpretarse como un termino generico para todas las clases de pulpas mecanicoqmmicas independientemente de la sustancia qmmica, la temperatura y/o presion utilizada durante la fabricacion. Por lo tanto, la CTMP puede ser, por ejemplo: BcTmP, APTMP, APMP, PRC-ATMP o CMP. La CTMP producida tiene un rendimiento superior al 70%, preferiblemente superior al 75%.

Las propiedades de resistencia de la CTMP de madera dura son inferiores a la CTMP de madera blanda para aplicaciones de carton. La CTMP de madera dura, por lo tanto, no se ha considerado como una alternativa para utilizar en la capa intermedia del carton de alta calidad, puesto que el fin de la capa intermedia es dar volumen y mantener la resistencia del carton.

Ahora se ha encontrado sorprendentemente que la CTMP de madera dura se puede utilizar como un componente de la capa intermedia en la produccion de carton de alta calidad, sin ninguna disminucion sustancial de la resistencia del carton final, en comparacion con un carton que tenga una capa central de CTMP de madera blanda. Este resultado fue altamente inesperado considerando las propiedades de resistencia inferiores de la CTMP de madera dura. Una explicacion es que esto podna ser el resultado de la capa de estructura mas uniforme que se forma cuando se utiliza CTMP de madera dura, en comparacion con una capa formada por CTMP de madera blanda.

Se encontro que las propiedades de resistencia mayores de los cartones que comprenden CTMP de madera dura en la capa intermedia son comparables a las propiedades de resistencia de los cartones de CTMP de madera blanda de referencia con composiciones de material de recubrimiento similares. La indispensable resistencia de adherencia Scott que se ha considerado el obstaculo mas probable al utilizar la CTMP de madera dura, se obtiene a un nivel aceptable, solo marginalmente inferior al de un carton de referencia que contiene CTMP de madera blanda. Ademas, se ha descubierto sorprendentemente que la resistencia z del carton de CTMP de madera dura esta a un nivel excelente, que es incluso mas alto que para el carton de referencia que contiene CTMP de madera blanda, a pesar de que la resistencia z de la CTMP de madera dura es menor que la de la CTMP de madera blanda. Esto demuestra que la resistencia interna del carton de CTMP de madera dura de la invencion es muy buena. Ademas, el mdice de resistencia a la flexion, que esta correlacionado con la rigidez a la flexion, esta en un buen nivel.

Las ventajas adicionales de la CTMP de madera dura son las buenas propiedades superficiales y opticas. Cuando se compara con el carton que contiene CTMP de madera blanda, el brillo del carton que contiene CTMP de madera dura es mejor, la conformacion, asf como la suavidad superficial es mejor. Estas ventajas se mantienen despues del calandrado de la plancha base a la densidad deseada. Mediante la utilizacion de la CTMP de madera dura en la capa intermedia, se aumenta de este modo el brillo del carton. Puesto que la CTMP de madera dura tiene mejores propiedades opticas y proporciona una mejor conformacion, las exigencias sobre las propiedades opticas de las capas exteriores se reducen y las capas superior y/o posterior del carton se pueden fabricar mas delgadas. Este es un aspecto importante en la produccion de cartones de alta calidad, puesto que la capacidad de impresion y las buenas propiedades superficiales son importantes.

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El ensayo de hendido y plegado ha demostrado que el carton de CTMP de madera dura de la invencion se comporta de manera similar a las planchas de CTMP de madera blanda de referencia. Cuando se ensaya con solucion de acido lactico para simular la penetracion de borde en el envasado de lfquidos, las planchas base de madera dura de CTMP de la invencion muestran mejor capacidad de apresto que las planchas de CTMP de madera blanda de referencia.

Aparte de las buenas propiedades de resistencia general (adherencia Scott y resistencia z) y las buenas propiedades superficiales (propiedades de impresion y suavidad), un carton de alta calidad debe tener una alta pureza en cuanto a la alteracion del sabor y el olor. En este aspecto la CTMP de madera dura es ventajosa sobre la CTMP de madera blanda, debido al menor contenido de extractivos y el menor valor de hexanal de la CTMP de madera dura en comparacion con la plancha de CTMP de madera blanda convencional, y por lo tanto los riesgos relacionados con los problemas de alteracion del sabor y el olor son bastante bajos. La mayona de los extractivos, especialmente los componentes de acidos grasos insaturados, que es una causa principal de la formacion de hexanal, se eliminan de la CTMP de madera dura en mayor medida, que comparado con la CTMP de abeto convencional. Esto implica buenas propiedades de alteracion del sabor y el olor del carton acabado.

Las fibras utilizadas para el carton son normalmente fibras vfrgenes. Las fibras vfrgenes son fibras que nunca se han utilizado en un producto en el cliente, en contraste con las fibras recicladas de los residuos de papel. La rotura interna se define por lo tanto como fibras vfrgenes. Para el carton que esta destinado a utilizarse como envases para alimentos y similares, normalmente no se permite el material de fibras recicladas. El material de fibras recicladas no es tan limpio como las fibras vfrgenes y existen restricciones contra los materiales de fibras recicladas en esta clase de aplicaciones. Se pueden utilizar todas las clases de especies de madera dura de acuerdo con la invencion, por ejemplo, eucalipto, alamo temblon, alamo, arce o abedul. Particularmente preferida es la CTMP de eucalipto, puesto que proporciona buenos resultados y esta facilmente disponible a nivel mundial, particularmente en mercados emergentes tales como Asia y America del Sur y es rentable de utilizar.

La CTMP de madera dura para utilizar en la produccion del carton de la invencion puede tener las propiedades mostradas a continuacion en la Tabla 2.

TABLA 2. Propiedades de la CTMP de madera dura

CSF (ml): 200-600 (preferiblemente 300-400)

Volumen SCAN (m3/kg): 2-4 (preferiblemente 2,5-3,5)

indice de traccion (Nm/g): 10-60 (preferiblemente 20-50)

indice de rasgado (kPa): 2-10 (preferiblemente 3-6)

Coeficiente dispersion luz. (m2/kg): 30-60 (preferiblemente 40-50)

Adherencia-Scott (J/m2): 20-150 (preferiblemente 40-100)

Rugosidad Bendtsen 0,1 M PA S1 (ml/min): 500-4000 (preferiblemente 1000-3000)

Brillo ISO (%): 40-90 (preferiblemente 60-80)

La CTMP de madera dura para utilizar en la produccion de un carton que contiene lfquidos tiene preferiblemente las propiedades que se muestran a continuacion en la Tabla 3.

TABLA 3. Propiedades de la CTMP de madera dura para la produccion de un carton que contiene Kquidos

CSF (ml): 200-600 (preferiblemente 300-400)

Volumen SCAN (m3/kg): 2-4 (preferiblemente 2,5-3,5)

indice de traccion (Nm/g): 20-60 (preferiblemente 30-50)

indice de rasgado (kPa): 2-8 (preferiblemente 3-6)

Coeficiente dispersion luz. (m2/kg): 30-60 (preferiblemente 40-50)

Adherencia-Scott (J/m2): 30-150 (preferiblemente 40-100)

Rugosidad Bendtsen 0,1 M PA S1 (ml/min): 500-4000 (preferiblemente 500-2000)

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Brillo ISO (%): por encima de 40 (preferiblemente por encima de 60)

Contenido de extractivos de acetona (%): inferior a 0,5 (preferiblemente inferior a 0,2)

Hexanal (ppb, medido en de una semana): inferior a 600 (preferiblemente inferior a 400)

Como se ha indicado anteriormente, la capa segunda o intermedia del carton comprende CTMP de madera dura. Ademas, preferiblemente tambien comprende pulpa de refuerzo. La pulpa de refuerzo es normalmente pulpa qmmica, del mismo tipo que se utiliza en la fabricacion de carton de CTMP de madera blanda tradicional. La pulpa de refuerzo puede ser tambien CTMP de madera blanda o una mezcla de CTMP de pulpa qmmica y de madera blanda. Para las capas primera y tercera opcional (capas superior e inferior) del carton, se utiliza la pulpa qmmica de madera dura y/o de madera blanda, como en el carton de CTMP de madera blanda tradicional.

En el caso de que el carton conste de mas de tres capas, por ejemplo, de cuatro a cinco capas, al menos una de las capas intermedias comprende CTMP de madera dura. Como ejemplo, las capas superior y posterior del carton pueden comprender pulpa qmmica, mientras que la capa intermedia mas proxima a la capa superior comprende CTMP de madera blanda y la capa mas proxima a la capa inferior comprende CTMP de madera dura. Al elegir cuidadosamente la composicion de cada capa, las propiedades del carton final pueden optimizarse de acuerdo con la utilizacion final prevista.

Los cartones de alta calidad se dividen en una serie de tipos diferentes, dependiendo de su uso final previsto. Cada aplicacion hace diferentes exigencias sobre las propiedades del carton y cada tipo de carton implica por lo tanto determinadas caractensticas, tales como propiedades de resistencia, adherencia interna (Adherencia Scott (J/m2)), mdice de resistencia a la flexion (Nm6/kg3), resistencia z (kPa)); sabor/olor (valor de hexanal (ppb)); brillo (ISO) (%); penetracion de borde; elongacion CD (en direccion transversal (Cross Direction)) a rotura (%), etc. Las diferentes aplicaciones del carton de esta invencion se caracterizan por lo tanto por medio de parametros que corresponden a su uso final previsto. Los siguientes metodos y normas se aplican tanto a las definiciones de las reivindicaciones adjuntas como a las mediciones realizadas en el ejemplo siguiente.

La penetracion de borde es una medida de la hidrofobicidad y capacidad de apresto y se mide mediante un ensayo de penetracion de borde - EWT (Ensayo de absorcion (Edge Wick Test)) de acuerdo con el metodo siguiente: muestras de carton se cubren en ambos lados con cinta resistente al agua y se cortan a un tamano espedfico. Las muestras se acondicionan a 23 °C, 50% HR durante 10 minutos, despues de lo cual se miden el espesor y el peso de las muestras. A continuacion, las muestras se ponen en una solucion de ensayo (bano) durante un determinado penodo de tiempo: acido lactico (conc. 1%, 1 hora), peroxido de hidrogeno (conc. 35%, 70 °C, 10 minutos), cafe en crema (1 l de agua del grifo, 9,5 g de cafe instantaneo, 17,5 g de crema seca, 80 °C, 10 minutos). El mdice de absorcion se calcula entonces mediante la formula:

W 2-W 1

donde

E = mdice de absorcion (kg/m2)

W1 = peso antes del bano (mg)

W2 = peso despues del bano (mg) t = espesor (pm)

l = longitud total de los bordes de las muestras

El hexanal se mide en de una semana desde la produccion del carton de acuerdo con un metodo de cromatograffa de gases, en el que una muestra se calienta en un cromatografo de espacio de cabeza (Perkin Elmer HS 40XL) a una temperatura de 90°C durante 40 minutos y el gas formado se conduce al cromatografo de gases (AutoSystem XL con un FID), donde se separan los componentes de la muestra. La cantidad de hexanal se mide en ppb (pg/kg).

El mdice de conformacion se mide de acuerdo con una norma interna que utiliza el Probador de Conformacion Beta de AMBERTEC.

La resistencia a la flexion se mide de acuerdo con SCAN-P 29:95 (L&W 15 grados).

El mdice de resistencia a la flexion (F) se calcula: F = 106 * Fb/w3 (Nm6/kg3), donde w = gramaje (g/m2) y Fb = resistencia a la flexion (mN). El mdice de resistencia a la flexion se refiere al mdice de resistencia a la flexion geometrica, que se calcula F (Geom) = (Fmd * Fcd) ’ , donde Fmd es el mdice de resistencia a la flexion en la direccion de la maquina y Fcd es el mdice de resistencia a la flexion que cruza la direccion de la maquina.

Para evaluar la convertibilidad del carton, se realizaron ensayos de hendido y plegado. Para la medicion, se utilizo la anchura de hendido de 1,3 mm. La dimension de la muestra era de 38 mm de ancho y 50 mm de longitud. La profundidad de hendido se selecciono en 0,100 pm y 200 pm, mas el espesor del carton. Los ensayos de plegado se realizaron usando el metodo L&W con una longitud de muestra de 10 mm, angulo de flexion de l20° y velocidad de 5 90°/s.

Las propiedades siguientes se miden de acuerdo con las normas indicadas:

Adherencia Scott: TAPPI UM-403.

Resistencia a la traccion en la direccion z: SCAN-P 80:98 CSF: ISO 5267-2 10 Volumen (SCAN): ISO 534

fndice de traccion: SCAN-P 67 fndice de rasgado: ISO 1974 Coeficiente dispersion luz: ISO 9416 Rugosidad bendtsen: SCAN-P 84 15 Brillo (ISO): ISO 2470

Resistencia z: SCAN-P 80 Elongacion CD a rotura: SCAN-P 67 Densidad: ISO 534

De acuerdo con la invencion, la segunda capa (capa intermedia) comprende preferiblemente del 7-100% en peso de 20 CTMP de madera dura, calculado sobre el peso total de fibra de la segunda capa. El material de fibra restante en la capa es pulpa qmmica y/o CTMP de madera blanda. Dependiendo de la utilizacion final deseada del carton, la composicion de cada capa se elige con respecto a los requisitos para esta utilizacion final particular. La segunda capa preferiblemente comprende del 50-90% en peso de CTMP de madera dura y del 10-50% en peso de pulpa qmmica y/o de CTMP de madera blanda. Aun mas preferiblemente, la segunda capa comprende del 60-80% en 25 peso de CTMP de madera dura y del 20-40% en peso de pulpa qmmica y/o CTMP de madera blanda, dando como resultado un carton que por ejemplo es muy adecuado como plancha para caja plegable (FBB). Los cartones resultantes son todos de alta calidad, con una adherencia Scott de 80-400 J/m2, un mdice de resistencia a la flexion de 5-20 Nm6/kg3 y una resistencia z de 200-500 kPa.

En una forma de realizacion preferida de la invencion, el carton tiene una adherencia Scott de 120-350 J/m2, un 30 mdice de resistencia a la flexion de 8-20 Nm6/kg3, un valor de hexanal inferior a 600 ppb cuando se mide en de una semana desde la fabricacion del carton y un valor de EWT (ensayo de absorcion) (acido lactico) inferior a 2 kg/m2 y/o un valor EWT (peroxido de hidrogeno) inferior a 2 kg/m2. El carton de esta forma de realizacion tiene alta pureza, alta resistencia y buenos valores de penetracion de peroxido de hidrogeno y/o acido lactico, todo lo cual es importante para los envases que contienen lfquido. Cumple con las exigencias de utilizacion como carton de envasado lfquido y, 35 por lo tanto, es adecuado para la fabricacion de envases para contener lfquidos, tales como los catones de leche o zumo.

En otra forma de realizacion de la invencion, la segunda capa comprende del 7-80% en peso, preferiblemente del 20-60% en peso de CMTP de madera dura, calculado sobre el peso total de fibra de dicha segunda capa. El carton de esta forma de realizacion tiene un mdice de resistencia a la flexion de al menos 5 Nm6/kg3, un valor de 40 adherencia Scott de al menos 160 J/m2, una elongacion CD (en direccion transversal) a rotura de al menos el 2,5%, preferiblemente el 3,5% y un valor de hexanal inferior a 600 ppb cuando se mide en de una semana desde la fabricacion del carton, preferiblemente inferior a 400 ppb y un valor EWT (cafe en crema) inferior a 1,8 kg2/m2. Esta calidad de carton tiene alta conformacion, alta higiene, asf como un buen valor de elongacion CD, lo que satisface las exigencias del carton para el almacenamiento en capsulas y, por lo tanto, es adecuado para la fabricacion de 45 capsulas para contener lfquidos, tales como cafe u otras bebidas.

En todavfa otra forma de realizacion de la invencion, el carton tiene un mdice de resistencia a la flexion de al menos 5 Nm6/kg3, un valor de adherencia Scott de al menos 130 J/m2, una elongacion CD a rotura de al menos el 2,5%, preferiblemente el 3,5% y un valor de hexanal inferior a 600 ppb cuando se mide en de una semana desde la fabricacion del carton, preferiblemente inferior a 400 ppb. El carton de esta forma de realizacion tiene una alta 50 higiene en combinacion con una buena resistencia y elongacion CD y cumple las exigencias de las planchas para servicio alimenticio, lo que lo hace adecuado para su utilizacion en la fabricacion de envases para productos alimenticios, especialmente envases en los que el producto alimenticio entra en contacto directo con el carton.

5

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15

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25

30

35

En una forma de realizacion adicional de la invencion, la segunda capa del carton comprende CTMP de madera dura y el carton tiene un valor de adherencia Scott de al menos 80 J/m2 y un brillo (ISO-UV; medido con filtro de 420 nm) de al menos el 82% para el carton no recubierto. El carton de esta forma de realizacion tiene buenas propiedades de resistencia y opticas y satisface las demandas de un carton grafico y, por lo tanto, es adecuado para envases que contienen, por ejemplo, productos farmaceuticos o cosmeticos.

En otra forma de realizacion de la invencion, la segunda capa del carton comprende CTMP de madera dura y el carton tiene un valor de adherencia Scott de al menos 80 J/m2, un valor de hexanal inferior a 300 ppb, preferiblemente inferior a 200 ppb, cuando se mide en de una semana desde la fabricacion del carton y un brillo (ISO-UV, medido con filtro de 420 nm) de al menos el 82% para el carton no recubierto. El carton de esta forma de realizacion tiene buenas propiedades de resistencia y opticas, asf como una higiene muy buena y satisface las demandas de un carton que contiene cigarrillos.

Ejemplo

Con el fin de evaluar el producto de carton de alta calidad de la invencion, se realizo una serie de ensayos en la que cartones de CTMP de madera dura de tres composiciones diferentes se compararon con cartones de CTMP de madera blanda correspondientes. Todos los cartones en el ensayo fueron con una construccion de tres capas, que tema capas superior e inferior y una capa intermedia.

Se investigaron la resistencia, las propiedades superficiales y las propiedades de plegado/hendido para los diferentes cartones. Todos los ensayos se realizaron de acuerdo con los metodos y normas segun se han indicado anteriormente y todos los analisis se realizaron de acuerdo con las normas disponibles despues del acondicionamiento a 23 °C, 50% de HR.

Pulpas

Las CTMP utilizadas para la capa intermedia fueron CTMP euca (de eucalipto) y CTMP de abeto. Las propiedades de ambas pulpas fueron como las convencionales y las propiedades mas importantes se muestran en la Tabla 4.

TABLA 4. Propiedades de euca CTMP y abeto CTMP.

: CMPT euca CMPT abeto

CSF (ml): 540 480

Volumen SCAN (m3/kg): 3,04 2,82

indice de traccion (Nm/g): 24 30,2

indice de rasgado (kPa): 3 10,7

Coeficiente dispersion luz. (m2/kg): 42,0 36,5

Resistencia z (KPa): 45 65

Adherencia-Scott (J/m2): 102 135

Rugosidad Bendtsen 0,1 M PA S1 (ml/min): 2506 2653

Brillo ISO (%): 84 75

Segun puede verse en la Tabla 4, las mayores diferencias entre las dos pulpas son la resistencia interna (adherencia Scott y resistencia z), la resistencia al rasgado (mdice de rasgado), el mdice de traccion y las propiedades opticas (coeficiente de dispersion de luz y brillo ISO). La diferencia en las propiedades de resistencia se puede atribuir a la morfologfa de la fibra, es decir, que las fibras de eucalipto son mucho mas cortas y mas pequenas que las fibras de abeto.

Como pulpas de refuerzo, se utilizaron la pulpa de papel de estraza de madera blanda batida a 25 °SR y la pulpa de papel de estraza de eucalipto batida a 35 °SR. El batido se llevo a cabo en una maquina de papel piloto con un refinador JC00. Para las capas superior e inferior se utilizaron pulpa de papel de estraza de madera blanda y pulpa de papel de estraza euca.

Carton

Se produjeron seis cartones de tres capas, cada uno con capas superior e inferior, fabricados con recubrimiento de papel de estraza y una capa intermedia, fabricada de un recubrimiento de papel de estraza/CTMP en diferentes

composiciones. El peso base de los cartones fue de aproximadamente 170 gsm con la division de peso: superior- intermedia-inferior = 34-108-28 g. Las capas superior e inferior para todos los cartones tienen la misma composicion de recubrimiento: papel de estraza de madera blanda/papel de estraza de Euca = 30/70.

Resistencia

5 Los ensayos comparativos se realizaron en cartones que tienen una capa intermedia que contiene el 60-70-80% de CTMP de abeto (referencia) y cartones que contienen el 60-70-80% de CTMP Euca (invencion). Las propiedades de resistencia probadas fueron la adherencia interna (adherencia Scott y resistencia z), el mdice de resistencia a la flexion (que se correlaciona con la rigidez a la flexion) y el mdice de rasgado. Los ensayos se realizaron antes del calandrado. La resistencia a la flexion disminuye despues del calandrado. Las composiciones de los cartones y sus 10 propiedades antes del calandrado se muestran en la Tabla 5.

TABLA 5. Composiciones y propiedades del carton antes del calandrado

Ensayo: CTMP Euca (%) CTMP abeto (%) P. estraza Mad. Bld. (%) P. estraza Euca (%) Densidad (Kg/m3) Adherencia Scott (J/m2) Ind. resist flexion geom. (Nm6/kg3) Resistencia z (KPa) Indice rasgado (mNm2/g)

1 ref.: 0 80 4 16 412 164 25,3 254 13,9

2 ref.: 0 70 9 21 429 207 23,1 291 14,0

3 ref.: 0 60 27 13 489 269 18,3 427 14,4

4: 80 0 4 16 409 139 32,6 277 10,3

5: 70 0 9 21 437 173 24,9 331 11,3

6: 60 0 27 13 469 256 21,6 422 12,1

La comparacion muestra que la adherencia interna (adherencia Scott) para el carton de la invencion (que comprende CTMP de eucalipto) (Ensayo n.° 4-6) es comparable a la adherencia interna del carton de referencia (que comprende 15 CTMP de abeto) (Ensayo de n.° 1-3), lo que es sorprendente teniendo en cuenta el valor de adherencia Scott del CTMP de eucalipto de por si (consultar Tabla 4). La resistencia z es incluso mejor para los cartones que comprenden CTMP de eucalipto que para el carton que comprende CTMP de abeto.

El carton de la invencion difiere del carton de referencia en la resistencia al rasgado. Sin embargo, la diferencia es menor que lo que se podfa esperar teniendo en cuenta la gran diferencia de longitud de fibra de las pulpas de CTMP 20 de eucalipto y abeto.

El valor del mdice de resistencia a la flexion del carton de la invencion es incluso mayor que para el carton de referencia. Una razon para esto puede ser que el carton que comprende CTMP de eucalipto tiene mayor volumen que el carton que comprende CTMp de abeto.

Propiedades superficiales

25 Se midieron el mdice de conformacion y la rugosidad superficial de los cartones de acuerdo con los metodos estandar indicados anteriormente. La rugosidad superficial es un metodo de evaluacion de la suavidad superficial, que es un parametro de impresion importante. El mdice de conformacion se midio mediante la variacion de gramaje con el equipo de Ambertec, que mide la variacion del peso en base a pequenas escalas.

TABLA 6. mdice de conformacion y rugosidad superficial de Los cartones

Ensayo: Carton Ind. Conformacion Ambertec Norm. Stdev Rugosidad Bendtsen 0,1 MPa S1 (ml/min), prec. +/-10%

1 ref.: Abeto 80 0,76 1813

2 ref.: Abeto 70 0,79 1653

3 ref.: Abeto 60 0,86 1928

4: Euca 80 0,65 1337

5: Euca 70 0,78 1729

6: Euca 60 0,83 1895

El mdice de conformacion mostro una conformacion mejorada de los cartones de la invencion. La mejora fue mas significativa con la carga de CTMP alta del 80%.

La suavidad superficial del carton de la invencion es similar a la suavidad superficial del carton de referencia. La 5 superficie se vuelve mas aspera con la carga aumentada de pulpa de refuerzo, posiblemente debido a la conformacion mas pobre de las fibras de madera blanda qmmicas largas.

Capacidad de apresto

La capacidad de apresto (absorcion de Kquido) del carton se estudio mediante la adicion de diferentes cargas de AKD a la capa intermedia, mientras se mantiene el encolado superficial (capas exteriores) constante. El EWT 10 (Ensayo de absorcion) con acido lactico se llevo a cabo, de la manera descrita anteriormente. El carton de referencia contema el 60% de CTMP de abeto en la capa intermedia con una carga de AKD de 2,5 kg/ton. Los cartones de la invencion conteman el 60% de CTMP de eucalipto con diversas cargas de AKD. Todas las muestras de carton se curaron en rollos, lo que significa que el curado tiene lugar mientras que la plancha se almacena en rollos. El bano de la solucion de acido lactico tema una concentracion del 1% y el tratamiento se prolongo durante 1 hora.

15 TABLA 7. Absorcion de liquido para diferentes cargas de AKD

Carton: Carga AKD (kg/t) EWT acido lactico (kg/m2)

Abeto 60 (referencia): 2,5 0,199

Euca 60: 1,5 0,223

Euca 60: 2,5 0,135

Euca 60: 3,5 0,146

Con 2,5 kg/carga de AKD, el carton de la invencion muestra mejores resultados de apresto que el carton de referencia correspondiente. No se consiguio ninguna otra mejora adicional con el aumento de la carga de AKD.

Hendido y plegado

20 Las composiciones de Los cartones ensayados fueron el 80% respecto al 60% de CTMP de abeto en la capa intermedia y el 80% respecto al 60% de CTMP de eucalipto. Las composiciones de las otras capas, asf como el gramaje de los cartones fueron los mismas que se han indicado anteriormente.

TABLA 8. Fuerza de hendido y momento de plegado en CD del carton.

Carton: Profundidad de hendido (mm) Fuerza de hendido (N) Momento de plegado max. relativo (Nm) L&W

Abeto 80: 0 126 0,64

Abeto 80: 100 173 0,55

Abeto 80: 200 219 0,48

Euca 80: 0 118 0,65

Euca 80: 100 160 0,54

Euca 80: 200 229 0,44

Abeto 60: 0 107 0,76

Abeto 60: 100 142 0,66

Abeto 60: 200 181 0,55

Euca 60: 0 109 0,76

Euca 60: 100 138 0,56

Euca 60: 200 201 0,52

El ensayo de hendido mostro que el carton de la invencion y el carton de referencia se comportan de manera bastante similar. Con la carga aumentada de fibras de refuerzo, se requiere menos fuerza para hendir las planchas a la profundidad dada. El ensayo de plegado despues del de hendido mostro que el carton de la invencion y el carton 5 de abeto de referencia se comportan de manera similar.

La presente invencion se ha descrito con respecto a formas de realizacion preferidas. Sin embargo, sera obvio para una persona experta en la tecnica que se pueden hacer una serie de variaciones y modificaciones sin apartarse del alcance de la invencion segun se describe en la presente memoria.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un carton de alta calidad que comprende al menos tres capas: una primera capa , una tercera capa y una segunda capa para proporcionar al carton mayor volumen caracterizado por que la segunda capa comprende del 5090% en peso de CTMP de madera dura y del 10-50% en peso de pulpa qmmica y/o CTMP de madera blanda, todos

5 los porcentajes calculados sobre el peso total de fibra de dicha segunda capa, consiguiendo de este modo carton con una adherencia Scott de al menos 80 J/m2, un mdice de resistencia a la flexion de al menos 5 Nm6/kg3 y una resistencia z de al menos 200 kPa en donde dicha segunda capa se dispone entre dichas primera y tercera capa.
2. El carton de la reivindicacion 1, en donde la segunda capa comprende del 60-80% en peso de CTMP de madera dura y del 20-40% en peso de pulpa qmmica y/o CTMP de madera blanda, todos los porcentajes calculados sobre el

10 peso total de fibra de dicha segunda capa.
3. El carton de cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en donde la CTMP de madera dura de la segunda capa comprende CTMP de eucalipto.
4. Un envase para contener lfquidos caracterizado por que se produce a partir del carton de cualquiera de las reivindicaciones 1-3.

15 5. Un envase para contener alimentos caracterizado por que se produce a partir del carton de cualquiera de las

reivindicaciones 1-3.
6. El envase de acuerdo con la reivindicacion 5 en donde el envase contiene alimentos congelados.
7. Un envase para contener productos farmaceuticos caracterizado por que se produce a partir del carton de cualquiera de las reivindicaciones 1-3.

20 8. Un envase para contener productos cosmeticos caracterizado por que se produce a partir del carton de

cualquiera de las reivindicaciones 1-3.